本文针对中大口径的环境特征，结合MEMS技术在引信中的应用，设计一套实时检测电路模块对已经研制的微型接电开关进行运动环境下动态响应性能和接电性能测试。具体研究内容如下：

（1）查阅资料，了解中大口径炮弹引信工作原理和特点；

（2）查阅资料，分析MEMS惯性接电开关的结构特点和工作原理，分析MEMS惯性接电开关的工作时序状态；

（3）设计静态测试电路检测MEMS开关的静态特性；

（4）设计小型化和一定抗过载能力的动态测试电路模块，检测MEMS开关的动态特性。

2  微型惯性接电开关特性分析

2。1  微型惯性接电开关的工作原理

微型接电开关是基于MEMS技术设计的能够实现识别不同加速度载荷并完成设定功能，是接在引信电源电路中的微型惯性器件。微型惯性接电开关可以通过弹性悬臂梁结构实现，如图2。1所示；也可以通过弹簧-质量块结构实现，如图2。2所示。

图2。1  悬臂梁结构

图2。2  弹簧-质量块结构

对于弹簧-质量块结构，当整个系统经受加速度作用时，根据牛顿第一定律F=ma，质量块受到力F作用；当所受的加速度a达到设定的阈值时，质量块会克服弹簧的弹性恢复力，发生位移到达一个预设的位置，动电极质量块与固定电极接触，开关导通使电源与负载电路接通。

在惯性力消失之后，电路依然要保持接通的状态，即惯性接电开关需要保持闭合状态，故闭合状态保持可以借助闭锁机构来实现，闭锁机构通过卡销等结构形式阻止弹簧的弹性恢复，使开关的两个电极保持在机械接触状态下，从而保证电路一直处于接通状态，进而保证电信号的接通，如图2。3所示。

图2。3  闭锁机构示意图

图2。4所示的开关是教研室已经研制成型的接电开关[12]。它的环境识别机构是利用质量块A中的Z形齿之间的相互摩擦消耗能量达到延时效果，完成对不同载荷环境的识别。闭锁机构采用L形闭锁梁C在后坐载荷消失后限制闭锁质量块的恢复，使锁头B与弹头触头D保持稳定接触，开关闭合。

图2。4  Z形齿接电开关

2。2  引信用微型惯性接电开关的应用特征分析

与引信电源相连的微型接电开关属于保险机构的一部分[13]，是引信安全系统的重要组成部分。

本文研究的惯性接电开关适用于中大口径的火炮弹药引信。在勤务处理过程中，惯性接电开关将受到各种环境力，其中绝大多数都属于干扰力。这些干扰力及其可能会使惯性接电开关提前产生作用或者破坏正常作用。其中主要包括两类：跌落冲击力和运输中的冲击与振动。跌落冲击力的作用时间、波形和大小与引信的结构、结构尺寸、弹丸的质量、跌落高度、包装方式等相关。1。5m跌落试验可以模拟汽车装卸、仓储坍塌、搬运或上膛等过程中引信或弹引系统跌落到地面产生的冲击。1。5m跌落试验是常用的勤务模拟环境试验。根据设计经验，一般可以估取无包装的裸露弹药从1。5m高度垂直跌落到铸铁板或者钢板时引信内惯性接电开关所受到的冲击过载最大量值为7000-20000g，作用时间约为150-350μs[14]。论文网

在引信发射环境的起始弹道阶段，惯性接电开关可能会受到侧向惯性力和前冲惯性力的作用。在内弹道阶段，惯性接电开关将会受到后坐力的作用，还有可能会受到离心惯性力的作用。内弹道阶段的后坐力和离心惯性力一般都会用来作为引信安全系统解除保险的环境力，所以引信零部件的结构强度设计必须能够承受后坐力、离心惯性力和膛内火药气体的压力，否则会导致结构强度失效造成机构紊乱，最终可能导致引信瞎火、早炸和过早炸。在中间弹道阶段（后效期），惯性接电开关仍然会受到后坐力的作用，还会受到章动力的作用。切线惯性力很小，一般可以忽略不计。在外弹道阶段，接电开关主要会受到爬行力作用，而章动力做周期性变化，振幅逐渐衰减。在终点弹道阶段，惯性接电开关主要受到前冲惯性力的作用[15-16]。